POWRÓT

SEMESTR IV

Struktura systemów komputerowego wspomagania wytwarzania (CAM)


Spis treści rozdziału - tutaj kliknij

Komputerowe wspomaganie procesów wytwarzania
Program CAM
Jak działa CAM


 

Komputerowe wspomaganie procesów wytwarzania

   

   Komputerowe wspomaganie wytwarzania, czyli CAM (ang. Computer Aided Manufacturing), to system komputerowy, który ma za zadanie integrację fazy projektowania i wytwarzania. Jest to jeden z elementów zintegrowanego wspomagania wytwarzania (ang. Computer Integrated Manufacturing, CIM). System CIM obejmuje wszystkie komputerowo wspomagane działania związane z wytwarzaniem, począwszy od konstruowania, przez produkcję, na kontroli jakości kończąc. Cechą charakterystyczną systemu CAM jest przetwarzanie obiektów (modeli) powstałych w wyniku modelowania komputerowego 2D/3D (aczkolwiek modeler może, ale nie musi, być częścią składową programu CAM) na instrukcje maszynowe, dokładniej ujmując na instrukcje sterujące pozycją narzędzia obróbczego, maszyny sterowane numerycznie NC i CNC, które umożliwiają wytwarzanie elementów [1,2,3].




Komputerowo zintegrowane wytwarzanie CIM. Planowanie w przedsiebiorstwie

   Oprogramowanie CAM ma na celu ułatwienie projektowania procesów technologicznych. Systemy CAM używane są głównie przez inżynierów mechaników. Obecnie służą one głównie do generowania oraz tworzenia programów na maszyny CNC. Początkowo, gdy obrabiarki CNC były proste, obrabiały zaledwie w 2 czy 3 osiach, programy można było pisać ręcznie, jednak z czasem maszyny stawały się coraz bardziej nowoczesne i mogły obrabiać coraz bardziej złożone kształty i dla przyspieszenia procesu pisania programów zaczęto wykorzystywać właśnie oprogramowanie CAM. Budowa programu CAM jest podobna do CAD jednak zamiast rozbudowanego modułu modelowania zawiera moduł procesów. Oczywiście zamiast modelować w programie CAM można importować model obrabianego detali z systemu CAD i na nim dokonywać dalszej komputerowej obróbki

Do góry


 

Program CAM

   

   Program CAM jest systemem stworzonym na potrzeby wsparcia procesów projektowania oraz wytwarzania. Przy jego pomocy można w bardzo łatwy sposób zaprogramować maszynę CNC, w celu wykonania danego elementu. Programy CAM pozwalają na wygenerowanie G kodu bezpośrednio z modelu 3D lub rysunku płaskiego. Warto nadmienić że bryła lub profil 2D przeznaczone do obróbki mogą zostać stworzone w programie zewnętrznym CAD (np. SolidWorks, CATIA itp.) lub wewnątrz program CAM (np. EdgeCam, MasterCam, Hypermill, NX, itp.). Należy pamiętać że posiadanie maszyny oraz systemu CAM to nie wszystko, aby można było przeprowadzić proces obróbki. Elementem łączącym powyższe składowe jest postprocesor dedykowany do danej obrabiarki.

   Głównym zadaniem postprocesora jest konwertowanie standardowego formatu na kod NC, przy jednoczesnym uwzględnieniu sterowania oraz kinematyki maszyny. Zaletą postprocesorów może być mnogość funkcji dodatkowych, odpowiedzialnych za optymalizację procesu obróbki. Przykładem może być możliwość ograniczenia parametrów skrawania (prędkość obrotowa oraz posuw) lub definiowanie listy narzędzi potrzebnych do danego programu.
   Niepodważalnymi zaletami technologii CAM jest przyspieszenie produkcji pod kątem programowania oraz możliwość wykonania elementów o bardzo złożonych kształtach. Dodatkowo dzięki pełnej symulacji wbudowanej w oprogramowanie, można przeprowadzić obróbkę już w przestrzeni wirtualnej. Aby tego dokonać należy zdefiniować wymiary półfabrykatu oraz narzędzi wraz z oprawkami. Dokładne odzwierciedlenie rzeczywistych zasobów pozwala na uniknięcie kolizji czy też błędów (wymiarowych lub kształtu).

   Róznorodność programów CAM jest wielka. Wybierajac odpowiedni program należy kierować się tym, do czego będziemy go stosowac, do jakiej obróbki, co bedziemy obrabiać, w jakiej branży, itp. Należy jednak pamietać, iż zaden z tych programów nie zastapi wiedzy i praktyki inżyniera, ponieważ mamy do czynienia tylko z programami sztywno realizujacymi zadane operacje. Przykładami programów są: ADEM, AlphaCAM, CATIA, Cadwork 3DCAD/CAM, DELCAM, EdgeCAM, Radan, Esprit, GibbsCAM, MasterCAM, Pro Engineer, SolidCAM, MTS, SolidWorks, SurfCAM, Unigraphics, Work Nc, TopSolid'CAM, SprutCAM, Lantek Expert Cut/Punch.

   EdgeCAM należy do grupy programów CAM do komputerowego wspomagania wytwarzania, który umożliwia programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie łacznie z obróbka HSM (High Speed Machining): frezarek 2.5, 3, 4, 5 osiowych, tokarek 2, 4 osiowych wraz z obsługa osi C&Y&B oraz podwrzecion, wycinarek drutowych 2, 4 osiowych. Producentem programu jest angielska firma Pathtrace, obecna na rynku oprogramowania od 1983 roku, która wchodzi w skład korporacji Planit. Główne branże użycia to: produkcja maszyn, obróbka form, motoryzacja, lotnictwo.
   SolidWorks to program komputerowy typu CAD tworzony i rozpowszechniany przez firmę SolidWorks Corporation, która jest czecią firmy Dassault Syst`emes S.A. Zastosowania oprogramowania sa nastęujące: kompleksowe wykonywanie projektów w branży mechanicznej i wszystkich branżach pokrewnych: przemysł maszynowy, lotnictwo, motoryzacja, transport, przemysł obronny, instalacje rurowe, matryce, formy, wykrojniki, tłoczniki, blachy, medycyna i nauka, meble i wyposażenie wnętrz, elektronika, wzornictwo przemysłowe.

Do góry


 

Jak działa CAM

   

   Budowa systemu CAM jest podobna do CAD, jednak zamiast rozbudowanego modułu modelowania, system ten zawiera moduł procesów. Nie znaczy to, iż na rynku nie ma obecnych systemów CAM, które pozwalają na zamodelowanie od podstaw detalu, który następnie ma zostać poddany obróbce. W przypadku systemu CAM istotą jednak stała się możliwość pracy z danymi o modelu zaimportowanymi z systemów CAD, natomiast środowisko CAM powinno zapewniać dostęp do informacji odnośnie maszyny, na której dany detal powstanie, dostępnych narzędzi i przewidywanych parametrów pracy. Ten sam detal może powstać na zaawansowanym centrum obróbczym niemalże w jednym przebiegu maszyny, jak również na kilku stanowiskach, na których obróbka - w zależności od możliwości konkretnych obrabiarek - podzielona zostanie na etapy.

   Podstawę do opracowania programów sterujących obrabiarkami NC stanowią dane geometrycznego opisu modelu produktu (model CAD) i dane technologiczne - jak chociażby wartości parametrów skrawania. Ale nie tylko. Konieczne są także informacje na temat położenia obrabianego obiektu w maszynie (w jej przestrzeni roboczej), położenia narzędzia względem obiektu, wreszcie - wymiary obiektu na poszczególnych etapach obróbki (materiał wyjściowy - półprodukt - produkt gotowy).



a) Model 3D płytki planowanej do wycinania. Model został wykonany w programie CAD SolidWorks.
b) Model 3D wczytany do program CAM.
c) Model 3D wraz ze zdefiniowanym półfabrykatem.
(Za https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/oprogramowanie-cnc-cad-cam/program-cam-i-programowanie/)

   Dane związane z konstrukcją zawarte są w modelu uzyskanym z systemu CAD. Natomiast dane niezbędne do jego wytworzenia na konkretnym stanowisku roboczym - przygotowane zostaną przez system CAM. Ale żeby mogły powstać, CAM musi mieć dostęp do danych z programu sterowania obrabiarką, do plików CLData pochodzących z procesora NC urządzenia wytwórczego.

   Aby program obróbki uruchomić na obrabiarce NC, należy najpierw z pliku CLData wygenerować postprocesor, który dostosuje program do wewnętrznego języka sterownika CNC, odpowiedniego dla danej maszyny. Postprocesor NC jest programem tłumaczącym neutralny plik tekstowy CLData na wewnętrzny język sterownika NC konkretnego producenta (tzw. G-kod), innymi słowy - jest odpowiedzialny za wygenerowanie kodu NC na odpowiednia maszynę z odpowiednim sterowaniem. System CAM generuje "uniwersalną" ścieżkę narzędzia, a dopiero postprocesor zamienia geometrie ścieżek z programu na linie kodu NC "zrozumiałe" dla danej maszyny i jej sterownika. System CAM dysponuje własnymi postprocesorami, ale nierzadko pojawia się konieczność napisania "ręcznie" odpowiedniego dla danej maszyny postprocesora.
   W zasadzie każdy współczesny system CAM potrafi dobrać optymalne narzędzia i warunki pracy, pod kątem detalu, który ma zostać wytworzony. Większość wyposażona jest także w symulator, dzięki któremu użytkownik może prześledzić cały proces obróbki na ekranie monitora oraz sprawdzić, czy nie wystąpi przypadkiem kolizja narzędzia z obrabianym detalem czy nawet wyposażeniem maszyny. Jeśli wszystko jest w porządku, pozostaje wydać polecenie automatycznego wygenerowania kodu sterującego obrabiarką.

Symulacje

   Symulacja ma na celu ujawnienie sytuacji kolizyjnych. W tym celu wybierane są, w trakcie przygotowania produkcji, modele przestrzenne narzędzi i urządzeń mocujących (z biblioteki modeli figur geometrycznych). Projektowana komputerowo trajektorie ruchu narzędzia otacza się symulowaną przestrzenią roboczą. Na ekranie komputera użytkownik widzi te same wymiary, charakterystykę, cykle i te same opcje, jakie występują na rzeczywistej maszynie. Posuw, obciążenie narzędzia, prędkość obrotowa wrzeciona czy podajnik narzędzia jest dokładnie taki sam, jak w oryginale. Wszystkie kroki symulacji są oparte na czasie cyklu i danych z rzeczywistej maszyny. Dla przykładu, każdy krok, który jest testowany lub zmieniany na wirtualnej maszynie, odzwierciedla rzeczywistą sekwencję. Wirtualna maszyna wykorzystuje modele 3D podajników narzędzi, wrzecion czy standardowych narzędzi. Narzędzia do toczenia, frezowania, szlifowania są szczególnie ważne dla symulacji. Tylko jeśli opis geometrii narzędzia jest kompletny (zawierający rzeczywistą geometrię ostrza skrawającego, korpusu narzędzia i płytki skrawającej) symulacja może być właściwie przeprowadzona.



Modele opracowane w Tecnomatix RealNC służą do przedstawienia 3D procesu obróbki na ekranie komputera. To oprogramowanie uzupełnia geometrię maszyny i narzędzi o charakterystyki ruchowe, które są dostarczane z modelu kinematycznego zawierającego ponadto symulację usuwania materiału. Połączenie RealNC i VNCK dostarcza bliską rzeczywistości symulację wszystkich kroków procesu.
Źródło: Siemens PLM Software

Do góry


   

 

 (C) 2021 Wydział Nauk Medycznych i Technicznych KPSW. All Rights Reserved